CONFERINŢA NAŢIONALĂ DE INSTRUMENTAŢIE VIRTUALĂ, EDIŢIA A V-A, BUCURE�TI, 20 MAI 2008 73

Sistem computerizat pentru comanda si controlul unei instalatii de testare a

inflamabilitatii uleiurilor Iustin ANTIMOIANU

Abstract—This paper reviews the most recent information on standards dealing with testing fire-resistance of hydraulic fluids in

order to emphasis the importance of selecting hydraulic fluids including as basic criteria of reducing fire risk in particular and general

industrial applications, gives information on an original stand for determination of the flammability characteristics of fire fluids in

contact with hot surface and presents preliminary results of the tests. These test results may be included in a risk assessment in

order to enhance the security and health levels in industry

Index Terms— :LabVIEW , flammability test, hydraulic fluid, risk assessment

—————————— � ——————————

1 INTRODUCERE

ei mai importanti factori in selectarea fluidelor hidraulice sunt : analiza compatibilitatii materialelor ,cerinte specifice de design (lubrifiere, etansare,racire),

pretul fluidelor hidraulice relationat la costul instalatiei. La cele enuntate adaugandu-se urmatoarele:

• costul sistemului de mentenanta • costul sistemului de prevenire a incendiilor • ecartul de temperaturi de lucru • capacitatea de lubrifiere • sarcina totala aplicata • presiunea de operare • reguli de paza si contra incendiilor • rezistenta instalatiei in mediu inflamabil

Se impune astfel o selectie a fluidelor hidraulice dupa criteriu inflamabilitatii in aplicatiile industriale. Factorii determinanti in scurgerea fluidelor sunt :

• slabirea rezistentei la oboseala a pieselor ,supuse unui regim de exploatare accentuat. ( aparitia de fisuri)

• dilatarea termica a pieselor ,supuse unui regim

termic accentuat.Fluidele aflate la temperaturi mari au viscozitate mica.

• flanselor pot fi surse potentiale ce determina

scurgeri de fluide atat la sistemele cu un grad ridicat de uzura dar si cele noi

• slabirea elementelor de etansare poate fi

determinata de schimbarea propietatiilor acestora datorita exepunerii indelungate la

• regimuri termice sau termo-chimice ridicate sau in timp de aglomerarea de impuritati

pentru controlul instlatiei de testare a inflamabilitatii uleiurilor s-a dezvolatat aplicatia INFLAM realizata in LabVIEW.Aceasta permite Achizitia de date , comanda si control.

2 FUNCŢIUNILE SISTEMULUI

Funcţiunile sistemului de achiziţie de date, comandă şi control sunt următoarele:

• Deplasarea braţului robotizat al instalaţiei în poziţiile necesare pentru efectuarea testului de inflamabilitate;

• Deplasarea plăcii port-termocupluri între poziţia de repaus şi poziţia de măsurare;

• Măsurarea semnalelor provenite de la termocupluri;

• Generarea unui semnal analogic, în tensiune, necesar regulatorului de temperatură;

• Achiziţia de imagini din timpul efectuării testului de inflamabilitate;

• Comanda picurătorului; • Comanda electrovalvei sistemului de răcire a

picurătorului; • Comanda ventilatorului; • Sesizarea poziţiei "deschis" a uşii incintei; • Sesizarea unei supratemperaturi.

C

CONFERINŢA NAŢIONALĂ DE INSTRUMENTAŢIE VIRTUALĂ, EDIŢIA A V-A, BUCURE�TI, 20 MAI 2008

74

Panoul frontal al aplicatiei INFLAM

Diagrama aplicatiei INFLAM

3 ECHIPAMENTE DE ACHIZIŢIE DE DATE �I DE

COMANDĂ

Pentru realizarea funcţiunilor sale, sistemul dispune de următoarele echipamente de achiziţie de date şi de comandă:

• placă NI PCI-7334, dotată cu interfaţă de conectare UMI-7764, pentru comanda motoarelor pas-cu-pas necesare deplasării braţului robotizat şi plăcii cu termocupluri;

• placă NI USB-9211A pentru preluarea semnalelor provenite de la termocupluri;

• placă NI PCI-8252 pentru preluarea imaginilor provenite de la camera video;

• placă NI USB-6008 pentru: • Generarea semnalului analogic pentru

regulatorul de temperatură; • Sesizarea poziţiei "deschis" a uşii incintei; • Sesizarea semnalului de

supratemperatură.

Liniile Digitale ale placii NI- PCI-7334 , prin intermediul conectorului SCB-68 (cel din dreapta ) , sunt folosite pentru :

• Comanda picuatorului • Comanda ventilatorului • Comanda electrovalva sistemului de racire

4 CONFIGURAREA ECHIPAMENTELOR

Configurarea plăcii NI PCI-7334

Caracteristicile axelor: Axa 1: pentru deplasarea pe verticală a braţului

robotizat; • Sensul pozitiv al axei 1 este considerat în sus

privind la şurubul conducător, astfel încât picurătorul purtat de braţul robotizat să coboare;

• Motorul axei 1 este un motor pas-cu-pas model 5718M-05S, cu 200 paşi / rotaţie, cuplu maxim de 1,29 Nm, rezistenţă de 3,6 Ώ/fază, inductanţă de 10,0 mH/fază;

• Motorul axei 1 este acţionat prin intermediul unui driver R325 cu raport de transmitere configurat la 1;

• Cursa pe axa 1, între limitatoare, este de circa 100 mm;

• Pasul şurubului axei 1 este de 5 mm, conducând la o rezoluţie a mişcării de 0,025 mm/pas;

Axa 2: pentru deplasarea pe orizontală a braţului

robotizat;

I. ANTIMOIANU - SISTEM COMPUTERIZAT PENTRU COMANDA ȘI CONTROLUL UNEI INSTALAȚII DE 75

TESTARE A INFLAMABILITĂȚII ULEIURILOR

• Sensul pozitiv al axei 2 este considerat astfel încât picurătorul să se depărteze de baza braţului robotizat;

• Motorul axei 2 este un motor pas-cu-pas model 5718M-04S, cu 200 paşi / rotaţie, cuplu maxim de 1,29 Nm, rezistenţă de 14,0 Ώ/fază, inductanţă de 42,3 mH/fază;

• Motorul axei 2 este acţionat prin intermediul unui driver R208 cu raport de transmitere configurat la 1 / 8;

• Cursa pe axa 2, între limitatoare, este de circa 100 mm;

• Pasul şurubului axei 2 este de 5 mm, conducând la o rezoluţie a mişcării de circa 0,003 mm/pas;

• Axa 3: pentru deplasarea plăcii cu termocupluri;

o Sensul pozitiv al axei 3 este considerat astfel încât termocuplurile să se apropie de tubul rezistenţei;

• Motorul axei 3 este un motor pas-cu-pas model 5718M-04S, cu 200 paşi / rotaţie, cuplu maxim de 1,29 Nm, rezistenţă de 14,0 Ώ/fază, inductanţă de 42,3 mH/fază;

• Motorul axei 3 este acţionat prin intermediul unui driver R208 cu raport de transmitere configurat la 1 / 8;

• Pasul şurubului axei 2 este de 5 mm, conducând la o rezoluţie a mişcării de circa 0,003 mm/pas;

Configurarea plăcii NI USB-9211A

Cele trei termocupluri tip S (numerotate de la stânga la dreapta privind de sus suportul cu termocupluri) se conectează la primele trei canale ale plăcii, astfel (la primul pin din enumerare se conectează borna + a unui termocuplu):

• Termocuplul 1 la pinii 0 şi 1; • Termocuplul 2 la pinii 2 şi 3; • Termocuplul 3 la pinii 4 şi 5.

APLICAŢIA SOFTWARE

Iniţializarea

Imediat după lansarea în execuţie, aplicaţia lansează o

procedură de iniţializare constând în următoarele: • Poziţionarea celor trei axe în origine; • Măsurarea semnalelor de la termocupluri şi

afişarea în interfaţă a mediei temperaturilor citite de la cele trei termocupluri;

• Generarea către regulatorul de temperatură a unui semnal;

• Transmiterea de semnale 0 către picurător, electrovalvă şi ventilator;

• Dacă media temperaturilor citite de la cele trei termocupluri depăşeşte valoarea de 200 °C, semnalul transmis către electrovalvă va avea valoarea de 5 V;

• Citirea semnalului de la uşa incintei; • Citirea semnalului de supratemperatură; • Achiziţionarea unei imagini de la camera video.

Dacă, pe parcursul procedurii de iniţializare, aplicaţia software sesizează o eroare, informaţia privind eroarea respectivă este afişată în interfaţa cu utilizatorul.

Modul de lucru manual

În modul de lucru manual, modul implicit, aplicaţia execută continuu, fără intervenţia utilizatorului, următoarele operaţiuni:

• Afişează stările microîntrerupătoarelor de la capetele de cursă şi din originile celor trei axe;

• Măsoară semnalele de la termocupluri şi afişează în interfaţă media temperaturilor citite de la cele trei termocupluri;

• Acţionează electrovalva sistemului de răcire, dacă temperatura măsurată depăşeşte 200 °C;

• Achiziţionează imagini de la camera video şi le afişează în interfaţă;

• Citeşte şi afişează semnalul privind poziţia uşii incintei;

• Citeşte şi afişează semnalul privind supratemperatura.

În modul de lucru manual, utilizatorul poate dicta efectuarea următoarelor operaţii:

• Deplasarea unei axe în originea proprie; • Deplasarea pe câte o axă, în sens pozitiv sau

negativ, cel mult până la atingerea microîntrerupătoarelor de la capetele de cursă;

• Generarea semnalului analogic către regulatorul de temperatură, dacă termocuplurile se află în poziţia de măsurare;

• Activarea picurătorului; • Activarea ventilatorului.

Modul configurare

De asemenea în modul de lucru manual, utilizatorul poate efectua o serie de operaţii de configurare a funcţionării instalaţiei:

CONFERINŢA NAŢIONALĂ DE INSTRUMENTAŢIE VIRTUALĂ, EDIŢIA A V-A, BUCURE�TI, 20 MAI 2008

76

• Definirea numărului de puncte în care se face picurarea şi poziţionarea acestora;

• Introducerea unor constante pentru compensarea deplasării originii;

• Introducerea unor constante pentru compensarea erorii de citire la termocupluri;

• Verificarea volumului la o picurare

Modul de lucru automat

În modul de lucru automat, aplicaţia software execută următoarea secvenţă:

• Poziţionează cele trei axe în origine; • Deplasează picurătorul în poziţia de alimentare; • Execută procedura de alimentare; • Deplasează termocuplurile în poziţia de măsurare; • Măsoară temperatura medie de la termocupluri şi

generează semnalul analogic corespunzător către regulatorul de temperatură, până când temperatura măsurată atinge valoarea de 700 °C;

• Dacă temperatura măsurată este superioară valorii de 200 °C, activează electrovalva sistemului de răcire a picurătorului;

• La atingerea temperaturii de 700 °C retrage termocuplurile;

• Deplasează picurătorul în prima poziţie de picurare;

• Porneşte înregistrarea video; • Execută operaţia de picurare; • Opreşte înregistrarea video; • Reia secvenţa începând de la pasul 2, pentru

fiecare dintre următoarele poziţii de picurare; • După încheierea ultimei picurări, poziţionează cele

trei axe în origine; • Dezactivează electrovalva sistemului de răcire a

picurătorului. Pe parcursul derulării secvenţei de lucru automat pot

apărea diverse evenimente care să dicteze întreruperea secvenţei.

Dacă, pe parcursul derulării secvenţei de lucru automat,

utilizatorul apasă butonul STOP, aplicaţia software execută următoarele operaţiuni;

Opreşte picurătorul; Poziţionează cele trei axe în origine

O problema intalnita la instalatie a fost logica inversata dintre starea implicita a porturilor digitale ale placii USB-6008 si starea implicita a releelor ( normal-deschis) care comanada electrovalva , picuratorul si ventilatorul.

I. ANTIMOIANU - SISTEM COMPUTERIZAT PENTRU COMANDA ȘI CONTROLUL UNEI INSTALAȚII DE 77

TESTARE A INFLAMABILITĂȚII ULEIURILOR

Solutia a constat in rutarea semnalelor digitale pt ventilator , electrovalva, picurator de la USB-6008 la porturile digitale ale placi NI- PCI-7334 si programarea liniilor digitale in LabVIEW

Programarea liniilor digitale s-a facut intr-un vi

particularizat cu numele DIO_Motion_Manager ( figurile de mai jos)

Tot prin intermediul unor vi-uri particularizate se face pornirea motoarelor de la axe ( figura de mai jos)

Pornirea si oprirea ventilatorului:

Pornirea si oprirea picuratorului: Pornirea si oprirea electrovalvei sistemului de racire inchiderea liniilor digitale si inchiderea controller-ului placii NI-PCI-7334 ( figura de mai jos)

5 BIBLIOGRAFIE

[1] T. Savu, G. Savu, “Informatică – Tehnologii Asistate de Calculator”, Editura ALL, Bucureşti, 2000

[2] *** LabVIEW Development Guidelines; April 2003 Edition; National Instruments Corp. Austin, Texas, U.S.A.

[3] *** LabVIEW User Manual; April 2003 Edition; National Instruments Corp. Austin, Texas, U.S.A.